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Vergleichende Analyse bildgebender und scannender Verfahren zur Geometrierekonstruktion von FLM Bauteilen als Grundlage für die simulationsgestützte Vorhersage des Versagensverhaltens
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    • Konzeptionierung, Aufbau und Erprobung einer digitalisierungsgerechten Trennmittel-Mischeinheit für den Druckgießprozess
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    • Lösen von Klebungen in Batteriesystemen
    • Prälithiierung von Graphit-Silizium Elektroden für den Einsatz in Lithium-Ionen Batterien
    • Prognose von Bauteileigenschaften im Druckguss mithilfe von maschinellem Lernen
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    • Reproduzierbare Herstellung von Musterprüfkörpern zu Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfverfahren
    • Residual stress variations during fabrication
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    • Untersuchung biobasierter Materialien für die Anwendung in nachhaltigeren Li-Ionen-Batterien
    • Untersuchung der lokalen Klebeignung von Aluminium-Druckgussbauteilen
    • Untersuchung der lokalen Schweißeignung von Aluminium-Druckgussbauteilen
    • Sprödbruchverhalten kaltumgeformter und geschweißter Stähle
    • Zähigkeit von höchstfesten, geschweißten Stählen

Vergleichende Analyse bildgebender und scannender Verfahren zur Geometrierekonstruktion von FLM Bauteilen als Grundlage für die simulationsgestützte Vorhersage des Versagensverhaltens

Hintergrund

Die additive Fertigung mittels Fused Layer Modeling (FLM) unterliegt prozessbedingten thermischen Spannungen und Schrumpfungseffekten, die zu signifikanten Abweichungen zwischen dem CAD‑Entwurf (Soll) und dem realen Bauteil (Ist) führen. Gleichzeitig bedingt der Schmelzschichtungsprozess eine von Lagendicke und Drucktemperatur abhängige Anisotropie. Für eine präzise Qualitätssicherung sowie eine verlässliche strukturmechanische Simulation ist die digitalisierte Erfassung der realen Bauteilgeometrie und der fertigungsbedingten Kerben unerlässlich.

Einen möglichen Ansatz für einen schnellen virtuellen Abgleich zwischen Konstruktion und Realbauteil bietet die Virtualisierung der Bauteile unter Verwendung verschiedener Digitalisierungsverfahren wie Mikro‑CT, 3D‑Scan und Photogrammetrie.

Aufgabe

Ziel dieser Arbeit ist die Evaluierung von Photogrammetrie sowie infrarot- und laserbasierten 3D‑Scans als Digitalisierungsmethoden hinsichtlich ihrer Eignung für den Soll‑Ist‑Vergleich und die anschließende numerische Simulation von 3D‑gedruckten Bauteilen. Dabei soll untersucht werden, wie sich die methodenspezifischen Messungenauigkeiten auf die Vorhersagequalität des Versagensverhaltens im Zugversuch auswirken.

Es ergeben sich folgende Aufgabenfelder:

  • Literaturrecherche zu den genutzten Digitalisierungsmethoden
  • Vergleich der Verfahren am Beispiel additiv gefertigter Zugproben
  • Systematische Quantifizierung der Abweichungen (Oberflächengüte, Maßhaltigkeit, Verzug) im Vergleich zum ursprünglichen CAD-Modell Vergleichende Gegenüberstellung der Verfahren hinsichtlich Genauigkeit, Zeitaufwand und Rechenintensität
  • Identifikation des Einflusses von Geometrieabweichungen auf die mechanische Belastbarkeit
  • Handlungsempfehlung zur Wahl des Digitalisierungsverfahrens für die Qualitätssicherung in der additiven Serienfertigung
  • Überführung der rekonstruierten Geometrien in ein Simulationsmodell und Vorabsimulation des Versagensverhaltens sowie automatisierte Lokalisation des Versagensentstehungsortes
  • Validierung der Simulationsergebnisse anhand realer Zugversuche
Nutzung eines Laserscanners zur Konturerfassung
Nutzung eines Laserscanners zur Konturerfassung

Umfang der Arbeit

Der Umfang der Arbeit entspricht dem einer Studienarbeit. Eine detaillierte Aufgabenstellung kann beim betreuenden wissenschaftlichen Mitarbeiter erfragt werden.

Voraussetzungen

  • Bekannte Voraussetzungen der Fakultät zur Einreichung einer Studien- oder Masterarbeit
  • Eigenverantwortliche, strukturierte Arbeitsweise und Interesse am wissenschaftlichen Arbeiten

Beginn

ab sofort

Hartwig Schneider
Hermann-Münch-Straße 2/ 38440 Wolfsburg
+49 531 391 65021
hartwig.schneider(at)tu-braunschweig.de
Hartwig Schneider
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